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Editor: Gabriel Pinto Can Diseo cubierta: Vctor Manuel Daz Lorente

De cada uno de los autores 2007 EQUIPO SIRIUS ISBN: 978-84-95495-81-5 Depsito legal: M. 27.898-2007

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CONTENIDO

INTRODUCCIN Pilar Escudero Gonzlez, Manuela Martn Snchez, Gabriel Pinto Can .....

PARTE I. RECURSOS EDUCATIVOS PARA EL APRENDIZAJE DE LA FSICA Y LA QUMICA.......................................................................................................

1. IDEAS PARA HACER TRABAJOS EXPERIMENTALES EN EL AULA CON ALUMNOS DE NIVELES NO UNIVERSITARIOS Manuela Martn Snchez, Mara Teresa Martn Snchez 2. PAPIROMOLCULAS: MODELOS MOLECULARES DE PAPIROFLEXIA PARA EL ESTUDIO DE LA GEOMETRA MOLECULAR Beln Garrido Garrido 3. JUGANDO CON LA TABLA PERIDICA DE LOS ELEMENTOS QUMICOS Pascual Romn Polo 4. LOS JUGUETES DE BERILIO: UNA EXPERIENCIA EDUCATIVA DE TRANSMISIN-APRENDIZAJE DE CONOCIMIENTOS CIENTFICOS EN EDUCACIN INFANTIL M. Jess Domnguez Gonzlez, Pilar Blzquez Morcuende, Brbara Braa Borja, M. del Carmen Cardona Montano, Esther del Castillo Prez, Beatriz Garca Garca, M. Luz Gonzlez Pereiro, Mara Ruiz Nuo 5. LA CONTAMINACIN LUMNICA: MODELO DE TRABAJO COOPERATIVO M. Dolores Castro Guo, Andrs Garca Ruiz , Rafael Gmez Fernndez 6. ACTIVIDADES PARA EL APRENDIZAJE ACTIVO DE CONCEPTOS DE ENLACE QUMICO Y ESTRUCTURA David Tudela 7. APLICACIN DEL EFECTO TNEL A LA OBTENCIN DE LA CAPA DE ANODIZADO DE UN METAL Y A LA RESONANCIA DE UNA MOLCULA DE AMONIACO Kefrn Snchez Noriega, Pablo Palacios Clemente, Perla Wahnn Banarroch

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8. MAPAS CONCEPTUALES PARA LA DETERMINACIN DE PARMETROS CINTICOS EN LA DEGRADACIN NO ISOTRMICA DE LA ASPIRINA EN AGUA M. Yolanda Fernndez de Arnguiz Guridi, M. Rosario Berraondo Juaristi, Sofa de la Torre Torrecilla 9. LOS MAPAS CONCEPTUALES APLICADOS EN ASIGNATURAS DE QUMICA PARA INGENIEROS Paz Pinilla Cea, Santiago Miguel Alonso, Gabriel Pinto Can 10. LOS GATOS CAEN DE PIE: APLICACIN DEL MTODO CIENTFICO AL ESTUDIO DE LA VELOCIDAD DE CADA DE UN CUERPO Paloma Gonzlez del Barrio, Emiliano Gonzlez Izquierdo

11. RECONSTITUIO DE EXPERINCIAS HISTRICAS COMO MEIO DE PROMOVER UMA APRENDIZAGEM ACTIVA DE FSICA E DE QUMICA Maria Elisa Maia, Isabel Serra 12. INTRODUCCIN A LA QUMICA INDUSTRIAL, IMPACTO AMBIENTAL; UNA ASIGNATURA OPTATIVA DE EDUCACIN SECUNDARIA INNOVADORA: OTRA MANERA DE ENSEAR QUMICA Olga Valiente Francs, Joaquina Melero Gracia 13. EL TEATRO DE LA CIENCIA M. Araceli Calvo Pascual

14. TALLERES EDUCATIVOS COMO HERRAMIENTA PARA EL FORTALECIMIENTO DEL VNCULO UNIVERSIDAD-COMUNIDAD-ALUMNOS Diana Gonzlez, Daniela Curvale, Alejandra Gallardo, Luca Mezzano 15. UN ENFOQUE INTERDISCIPLINAR DE LA FSICA EN EL BACHILLERATO: SU RELACIN CON LA BIOLOGA ngel de Andrea Gonzlez, Ana Gmez Gmez

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17. BEBIDAS AUTOCALENTABLES: EJEMPLO DE APRENDIZAJE ACTIVO DE CONCEPTOS FISICOQUMICOS Gabriel Pinto Can 18. LA CALIDAD DEL AIRE EN LA CIUDAD: INVESTIGAMOS ESTE PROBLEMA Andrs Garca Ruiz, M Dolores Castro Guo, Rafael Gmez Fernndez 19. PROPUESTA DE TRABAJO POR PROYECTOS EN LA ENSEANZA DE FSICA Y QUMICA Rafael Gmez Fernndez, Andrs Garca Ruiz , M. Dolores Castro Guo 20. THE CASE FOR INTERACTION IN THE LARGE LECTURE Paul B. Kelter PARTE II. NUEVO ENFOQUE METODOLGICO UNIVERSITARIO. MODELO DE CRDITO ECTS ...

21. UN NUEVO ENFOQUE DEL APRENDIZAJE EN EL ESCENARIO DEL EEES ngel Valea Prez, M. Luz Gonzlez Arce 22. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE COOPERATIVO EN EL MARCO DE UN PROYECTO DE INNOVACIN EDUCATIVA EN LA FACULTAD DE QUMICA DE LA UNIVERSITAT DE VALNCIA Luis E. Ochando Gmez, Rosendo Pou Amrigo 23. APRENDIZAJE COMPARATIVO DE LA QUMICA ENTRE UN GRUPO ADAPTADO AL EEES Y UN GRUPO DE ENSEANZA CONVENCIONAL Miguel ngel Raso Garca, Emilia Snchez de la Blanca Camacho 24. PRIMEROS PASOS EN LA IMPLANTACIN DEL SISTEMA ECTS EN LA ASIGNATURA DE FUNDAMENTOS DE QUMICA DE LA E.U.I.T.I. DE LA UNIVERSIDAD POLITCNICA DE MADRID Javier Albniz Montes, Rosa Barajas Garca, Isabel Carrillo Ramiro, Pilar Saavedra Melndez, Consolacin Reinoso Gmez 25. ADECUACIN DE LA METODOLOGIA DOCENTE DE ASIGNATURAS DE QUMICA PARA INGENIEROS EN EL NUEVO MARCO EDUCATIVO M. Jos Molina Rubio, M. Carmen Matas Arranz, Gabriel Pinto Can, Jess M. Alcaraz Garca, Joaqun Martnez Urreaga, Isabel Paz Antoln,

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Enrique Dez de Garay, M. Mar de la Fuente Garca Soto, Jess E. Quintanilla Lpez, Ascensin Fernndez Lpez, Jos Losada del Barrio 26. IMPLANTACIN DEL ESTUDIO COOPERATIVO EN UN GRUPO COMPLETO DE FSICA. CIRCUNSTANCIAS Y RESULTADOS Ana Mara lvarez Garca, Francisco Sierra Gmez 27. APRENDIZAJE ACTIVO BASADO EN LA INICIACIN A LA INVESTIGACIN EN LA ENSEANZA DE LA FSICA Y LA QUMICA EN PRIMER CURSO DE CARRERA Elena Cerro Prada, Rosa Domnguez Gmez, Luis B. Lpez Vzquez, Rosario Torralba Marco 28. EL APRENDIZAJE BASADO EN PROBLEMAS (ABP) COMO ESTRATEGIA DIDCTICA EN QUMICA GENERAL UNIVERSITARIA Patricia Morales Bueno 29. APLICACIN DE LA EVALUACIN CONTINUA EN LA ASIGNATURA FISICOQUMICA DE SEGUNDO CURSO DE FARMACIA Cristina Abradelo de Usera, Benito Garzn Snchez, Paloma Gonzlez Garca, M. Fernanda Rey-Stolle Valcarce, Mercedes Yuste Moreno-Manzanaro PARTE III. METODOLOGAS EDUCATIVAS BASADAS EN LAS TIC (TECNOLOGAS DE LA INFORMACIN Y LA COMUNICACIN) ...................... 30. SEGUIMIENTO DEL APRENDIZAJE EN ELECTROMAGNETISMO Jos Mara Daz de la Cruz, ngel Mara Snchez Prez, Jos Luis Ocaa Moreno, Basilio Carrascal Santaolalla, Mara Linarejos Gmez Mejas, Berta Gmez Mejas, Carlos Molpeceres lvarez, Miguel Morales Furi 31. DISEO DE UN CURSO UNIVERSITARIO VIRTUAL DE QUMICA FSICA MEDIANTE LA PLATAFORMA WebCT Fernando Peral, M. Cruz Izquierdo, M. ngeles de la Plaza, M. Dolores Troitio 32. A MODEL TO PROVIDE FIRST AND SECOND-YEAR STUDENTS WITH CHEMISTRY RESEARCH EXPERIENCE THROUGH THE CENTER FOR AUTHENTIC SCIENCE PRACTICE IN EDUCATION (CASPiE) Gabriela C. Weaver, Donald J. Wink, Anne K. Bentley, Ciann Russell, Pratibha Varma-Nelson, Fred Lytle

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33. ELABORANDO LABORATORIOS VIRTUALES BAJO LA METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN DIRIGIDA Jordi Cuadros, Julio Prez-Tudela 34. DESARROLLO DE UN ENTORNO DE AUTOAPRENDIZAJE UTILIZANDO MOODLE Y ANIMACIONES FLASH: FSICA PARA ALUMNOS DE NUEVO INGRESO EN LA UPM Rosa M Benito, M. Encarnacin Cmara, Juan Carlos Losada, F. Javier Arranz, Luis Seidel 35. LAS WEBQUEST COMO INSTRUMENTO PARA LA CONTEXTUALIZACIN DE LAS PRCTICAS DE LABORATORIO. UNA EXPERIENCIA SOBRE LA OBTENCIN Y ANLISIS DE ACEITES ESENCIALES Juan Antonio Llorens Molina 36. SIMULANDO LAS PROPIEDADES DE LA MATERIA DE FORMA INTERACTIVA. UN APRENDIZAJE INNOVADOR PARA INGENIEROS. Pablo Palacios Clemente, Kefrn Snchez Noriega, Perla Wahnn Banarroch 37. USO DE HERRAMIENTAS INFORMTICAS PARA PRCTICAS CON RADIOISTOPOS EN LA INDUSTRIA Sonia Zaragoza Fernndez, ngel Varela Lafuente, Ana Isabel Garca Dez, Jos Luis Mier Buenhombre 38. ENSEANZA DE METALOGRAFA BASADA EN SOFTWARE LIBRE Fernando Barbadillo Jove, Ramn P. Artiaga Daz, ngel Varela Lafuente, Ana Isabel Garca Dez, Laura Garca Soto

39. INNOVACIN EN LA METODOLOGA DE ENSEANZA-APRENDIZAJE: CURSO VIRTUAL DE LA ASIGNATURA BASES QUMICAS DEL MEDIO AMBIENTE Consuelo Escolstico Len, Pilar Cabildo Miranda 40. LABORATORIO VIRTUAL DE FSICA NO LINEAL Rosa M. Benito Zafrilla, Florentino Borondo Rodrguez, Javier Ablanque Ramrez, Francisco Javier Arranz Saiz, Juan Carlos Losada Gonzlez, Carlos Gonzlez Giralda

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PARTE IV. TRABAJOS EXPERIMENTALES ....................................................... 41. EXPERIMENTOS DE BAJO COSTE EN PTICA COMO HERRAMIENTA DE APRENDIZAJE ACTIVO Pedro M. Mejas Arias, Rosario Martnez Herrero, Julio Serna Galn, Gemma Piquero Sanz 42. EL EXPERIMENTO DE REYNOLDS: LA DESCRIPCIN EMPRICA SIMPLE DE UN FENMENO COMPLEJO Javier Jimnez Fernndez, Agustn Garca Llama 43. IMPLEMENTACIN DE UN PROGRAMA ENTRE UNIVERSIDAD Y EDUCACIN SECUNDARIA PARA MEJORAR EL APRENDIZAJE DE QUMICA Carmen Valdez Gauthier, Cheryl Pierce 44. DE COBRE A COBRE, SIN QUE TE FALTE NI TE SOBRE Jos A. Murillo Pulgarn, Aurelia Alan Molina, Luisa F. Garca Bermejo, Francisco Martn Alfonso, Paula Snchez Gonzlez, Francisco P. Len Beln 45. ESTUDIO DE LOS PARMETROS DE POLARIZACIN A LA SALIDA DE POLARIZADORES LINEALES NO-IDEALES Victoria Ramrez Snchez, Antonio Arvalo Garbayo, Gemma Piquero Sanz 46. CONTRIBUCIONES FUNDAMENTALES DE LA ESPECTROSCOPIA CLSICA: ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Gualdino Alonso Ferreira-Dos Santos 47. ESTRATEGIAS PARA EL APRENDIZAJE ACTIVO: ANLISIS DE SUELOS Javier Prez Esteban, Consuelo Escolstico Len 48. DETERMINACIN DE LA DEMANDA QUMICA DE OXGENO (MTODO MICRO) M. Antonia Seijo Garca, Almudena Filgueira Vizoso,Eugenio Muoz Camacho, Montserrat Iglesias Rivera 49. CLCULO DE LA DOSIS Y PH PTIMOS DE COAGULANTE EN UN TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Almudena Filgueira Vizoso, M. Antonia Seijo Garca, Eugenio Muoz Camacho, Montserrat Iglesias Rivera

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50. ACERCANDO LA QUMICA A LOS INGENIEROS DE TELECOMUNICACIN M. Cristina Rivero Nez, M. Jos Melcn de Giles, Francisco Fernndez Martnez PARTE V: MISCELNEA............................................................................ 51. QUMICA Y EL QUIJOTE Emilio Iglesias Yuste 52. ANLISIS DE UNA EXPERIENCIA: PERFIL DE LOS ALUMNOS DE PRIMER CURSO DE LA E.U.I.T.I. DE LA UNIVERSIDAD DEL PAS VASCO ngel Valea Prez, M. Luz Gonzlez Arce

53. FERTILIZANTES: SU IMPACTO EN LA AGRICULTURA Y EN EL BIENESTAR SOCIAL Javier Prez Esteban, Soledad Esteban Santos

54. ESTUDIO Y CONSTRUCCIN DEL DIAGRAMA DE FASES Sn-Bi Jos Luis Mier Buenhombre, ngel Varela Lafuente, Ana Isabel Garca Dez, Carolina Camba Fabal

55. PREPARACIN Y ESTUDIO DE ESPUMAS DE POLIURETANOS Laura Garca Soto, Ramn Artiaga Daz, Fernando Barbadillo Jove, Sonia ZarFernndez 56. LA EVALUACIN DEL CONOCIMIENTO CIENTFICO Y TECNOLGICO EN CONTEXTOS COMPLEJOS MEDIANTE LA UTILIZACIN DE INDICADORES EN EL MBITO DE LOS PROYECTOS EDUCATIVOS INTEGRALES (PEI) Jos Miguel Abraham, Carlos Mauricio Castro Acua, Paul B. Kelter, Gabriel Pinto Can 57. ENSEANZA Y APRENDIZAJE ACTIVOS DE LA COMPONENTE TERICA: DESAFOS, REFLEXIONES Y EXPERIENCIAS Liliana Mammino 58. LA EVALUACIN-REGULACIN EN LA RESOLUCIN DE PROBLEMAS DE TERMODINMICA Susana Flores Almazn, Teresa Delgado Herrera, Luis Miguel Trejo NDICE DE AUTORES .........................................................................................

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INTRODUCCIN

En los aos 2003 y 2005 se celebraron los anteriores Foros de Profesores de Fsica y de Qumica en la E.T.S. de Ingenieros Industriales de la Universidad Politcnica de Madrid, donde se abordaron aspectos relacionados con la Didctica de la Qumica y Vida Cotidiana y la Didctica de la Fsica y la Qumica en los Distintos Niveles Educativos, respectivamente.

La idea de estos encuentros es que sirvan, junto con otros eventos organizados por diversos organismos, como catalizadores, para fomentar la reflexin sobre aspectos concretos de la prctica docente de la Fsica y de la Qumica en sus distintos niveles educativos. En este tercer encuentro se propone como eje fundamental de los trabajos, el aprendizaje activo de estas Ciencias.

El concepto de aprendizaje activo es destacado como una herramienta esencial para la innovacin educativa, en las diversas etapas de la enseanza e incluye diversos mtodos como aprendizaje basado en problemas, aprendizaje basado en proyectos, aprendizaje cooperativo, prctica en el laboratorio, tutoras, y discusin de casos prcticos, entre otros, as como el empleo de las Tecnologas de la Informacin y la Comunicacin (TIC).

A nivel universitario, el nuevo enfoque metodolgico, asociado al proceso de construccin del Espacio Europeo de Educacin Superior, mediante el conocido como proceso de Bolonia, implica que el sistema educativo espaol actual, basado en la enseanza, debe transformarse en otro basado en el aprendizaje, lo que supone una mayor implicacin y autonoma del estudiante y un nuevo papel del profesorado como agente creador de entornos de aprendizaje que estimule a los alumnos. Como es bien sabido, una herramienta bsica para facilitar este cambio es el empleo del crdito ECTS (European Credit Transfer and Accummulation System).

Para los lectores interesados en consultar y analizar las implicaciones docentes del nuevo marco educativo en la universidad espaola, se recomienda la consulta del documento sobre Propuestas para la renovacin de las metodologas educativas en la Universidad, editado por el Ministerio de Educacin y Ciencia y accesible a travs de la pgina Web del propio ministerio (http://www.mec.es).

Con esta perspectiva, auspiciada por el Grupo de Didctica e Historia de la Fsica y de la Qumica de las Reales Sociedades Espaolas de Qumica y de Fsica y el Grupo de Innovacin Educativa de Didctica de la Qumica, de la Universidad Politcnica de Madrid, se organiz una Jornada monogrfica sobre Aprendizaje Activo de la Fsica y la Qumica. Su objeto principal fue compartir y discutir experiencias, metodologas y resultados alcanzados en distintos entornos educativos.

La Jornada se celebr en la E.T.S. de Ingenieros Industriales de la Universidad Politcnica de Madrid, el 10 de Julio de 2007, lo que constituye el Tercer Foro Bienal de Profesores de Fsica y Qumica celebrado en este Centro.

En este libro se recogen los textos de los trabajos presentados en dicho evento, en forma de exposiciones orales, carteles y discusiones. Dichos textos han sido elaborados por un total de 146 autores. Los trabajos se han agrupado en diversos

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captulos para facilitar la lectura, si bien hay trabajos que, por su propia naturaleza, pudieran pertenecer a varios captulos.

En la Jornada participaron, entre asistentes y autores, cerca de 300 profesores de treinta Universidades, algo ms de cincuenta Centros de Educacin Secundaria y otras Instituciones de casi toda la geografa espaola, con aportaciones tambin de docentes de otros pases, como Estados Unidos, Argentina, Chile, Mxico, Per, Sudfrica y Portugal.

La Jornada se inscribe, adems, en el contexto del Ao de la Ciencia de Espaa, durante el que se pretende fomentar el conocimiento cientfico por parte de la ciudadana y el nacimiento de vocaciones hacia las distintas ramas de la Ciencia y de la Tcnica entre las jvenes generaciones.

El Comit de Honor de la Jornada estuvo constituido por: Excmo. Sr. D. Javier Uceda Antoln, Rector Magnfico de la Universidad

Politcnica de Madrid. Ilmo. Sr. D. Antonio Moreno Gonzlez, Director del Instituto de Formacin del

Profesorado del Ministerio de Educacin y Ciencia. Ilmo. Sr. D. Jess Flez Mindn, Director de la Escuela Tcnica Superior de

Ingenieros Industriales de la Universidad Politcnica de Madrid. Ilmo. Sr. D. Nazario Martn Len, Presidente de la Real Sociedad Espaola de

Qumica Ilma. Sra. D. Rosa Mara Gonzlez Tirados, Directora del Instituto de Ciencias

de la Educacin de la Universidad Politcnica de Madrid. Ilma. Sra. D. Otilia M Romero, Presidenta de la Seccin de Madrid de la Real

Sociedad Espaola de Qumica. Ilmo. Sr. D. Jos Losada del Barrio, Director del Departamento de Ingeniera

Qumica Industrial y del Medio Ambiente de la Universidad Politcnica de Madrid. Ilmo. Sr. D. Jos Luis Ocaa Moreno, Director del Departamento de Fsica

Aplicada a la Ingeniera Industrial de la Universidad Politcnica de Madrid. Ilmo. Sr. D. Mario F. Redondo Circoles, Presidente de la Comisin de

Enseanza de la Asociacin Nacional de Qumicos de Espaa. Ilmo. Sr. D. Jos Miguel Abraham, Editor del Anuario Latinoamericano de

Educacin Qumica (ALDEQ). Ilmo. Sr. D. Paul B. Kelter, Presidente del International Center for First-Year

Undergraduate Chemistry Education (ICUC). Para difundir el evento en un entorno lo ms amplio posible, se constituy un

Comit Cientfico y Organizador integrado por docentes de reas variadas de la Fsica y de la Qumica, de diversos niveles educativos y de mltiples Centros. Dicho Comit estuvo formado por los profesores:

Gabriel Pinto Can (Presidente), Universidad Politcnica de Madrid. Julio Casado Linarejos, Universidad de Salamanca.

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Carlos Mauricio Castro Acua, Universidad Nacional Autnoma de Mxico. Cecilia Collado, Universidad de Concepcin, Chile. Pilar Escudero Gonzlez, Reales Sociedades Espaolas de Fsica y de Qumica. Maria Elisa Maia, Universidade de Lisboa. Liliana Mammino, University of Venda, Sudfrica. Manuela Martn Snchez, Universidad Complutense de Madrid. Mara Teresa Martn Snchez, I.E.S. Fernando de Rojas de Salamanca. Maria T. Oliver-Hoyo, North Carolina State University, Estados Unidos. Raimundo Pascual Gonzlez, I.E.S. Herrera Oria de Madrid. Antonio Pozas Magarios, Asociacin de Profesores de Fsica y Qumica de la Comunidad de Madrid. Mara del Tura Puigvert Mas, Associaci de Professors de Fsica i Qumica de Catalunya. Pascual Romn Polo, Universidad del Pas Vasco. Carmen Valdez Gauthier, Florida Southern College, Estados Unidos. Gabriela Weaver, Purdue University, Estados Unidos. Adems de a las Reales Sociedades Espaolas de Fsica y de Qumica, a travs de

su Grupo de Didctica e Historia, y al Grupo de Didctica de la Qumica (Grupo de Innovacin Educativa de la Universidad Politcnica de Madrid), entidades organizadoras del evento, es de justicia el agradecimiento a otras organizaciones e instituciones que colaboraron de diversa manera en la celebracin de la Jornada, como son:

Universidad Politcnica de Madrid. Escuela Tcnica Superior de Ingenieros Industriales de la U.P.M. Instituto Superior de Formacin del Profesorado del Ministerio de Educacin y

Ciencia. Seccin de Madrid de la Real Sociedad Espaola de Qumica. Foro Qumica y Sociedad. Federacin Empresarial de la Industria Qumica Espaola. Instituto de Ciencias de la Educacin de la Universidad Politcnica de Madrid. Foro de la Industria Nuclear Espaola. International Center for First-Year Undergraduate Chemistry Education. Anuario Latinoamericano de Educacin Qumica.

Cabe destacar tambin la ayuda prestada por los profesores que constituyeron el

Comit Local de la Jornada, integrado por: J. Albniz, M.V. Arvalo, R. Barajas, I. Carrillo, F. Collar, M.R. Cubeiro, V.M. Daz, M.A. Fernndez Lpez, M.M. de la Fuente, J. Martnez Urreaga, M.C. Matas, S. Miguel, M.J. Molina, A. Narros, C. Reinoso, I. Paz, M.I. del Peso, P. Pinilla, y M.P. Saavedra. De forma especial se agradece la labor desarrollada, como Secretaria de la Jornada, por D. Purificacin Herranz Escolano.

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Este texto y la Jornada ya citada, forman parte de una accin global sobre Enseanza-aprendizaje de la Qumica y la Fsica y Vida Cotidiana que incluye tambin la edicin y mantenimiento de pginas en Internet sobre el tema, en la direccin: http://quim.iqi.etsii.upm.es/vidacotidiana/Inicio.htm. En esta direccin se recoge este texto (con ilustraciones en color) para facilitar su divulgacin.

Y, como decamos ya en aos anteriores, uno de los objetivos de esta accin es promover la colaboracin entre docentes de diversos niveles educativos y entornos, desarrollando herramientas para su empleo en las tareas de formacin, al objeto de que las nuevas generaciones aprecien cmo la Fsica y la Qumica ayudan a la mejora de las condiciones de vida y al desarrollo sostenible.

Julio de 2007

X Pilar Escudero Gonzlez, Presidenta del Grupo de Didctica

e Historia de las RR. SS. EE. de Fsica y de Qumica. X Manuela Martn Snchez, Directora del Departamento de Didctica de las

Ciencias Experimentales de la Universidad Complutense de Madrid. X Gabriel Pinto Can, Presidente del Comit Cientfico y Organizador

de la Jornada sobre Aprendizaje Activo de la Fsica y la Qumica.

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Parte I

Recursos Educativos para el Aprendizaje

de la Fsica y la Qumica

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IDEAS PARA HACER TRABAJOS EXPERIMENTALES EN EL AULA CON ALUMNOS DE NIVELES NO UNIVERSITARIOS

Manuela Martn Snchez a, Mara Teresa Martn Snchez b a Departamento de Didctica de las Ciencias Experimentales Facultad de Educacin, Universidad Complutense de Madrid

b IES Fernando de Rojas, Colombia 46, 37003 Salamanca mmartins@edu.ucm.es, mtmartin@ono.com

Todos los profesores sabemos que la capacidad de atencin de un estudiante en

el aula se va reduciendo a medida que pasa el tiempo. Los psiclogos opinan que, en ningn caso, el tiempo ptimo de atencin excede los veinte minutos, incluso en los alumnos de niveles universitarios, sin duda mucho menos tratndose de alumnos de Secundaria. Por eso proponemos una serie de trabajos experimentales sencillos que se pueden hacer en el aula y que sirven para cambiar de actividad y para desarrollar la capacidad de los alumnos para aprender a observar y a expresarse, y muchas veces para que sean significativos los conceptos que queremos que aprendan. 1. INTRODUCCIN

La experiencia de ms de cuarenta aos como profesoras nos permite asegurar que romper el ritmo de una clase, ms o menos terica, para desarrollar en el aula una actividad experimental tiene muchas ventajas, adems de ser muy bien acogida por los alumnos que la consideran como un pequeo descanso .

Teniendo en cuenta que en la actualidad sufrimos una especie de polucin de imgenes que nos bombardean por todos los sitios, creemos que tiene an mas vigor lo que deca Ramn y Cajal, despus de describir lo que haba disfrutado la primera vez que vio con el microscopio, sobre cmo los glbulos se alargaban para atravesar los capilares (1): la observacin suministra a ms de los datos empricos con los cules hemos de formar el juicio, ciertos factores sentimentales insustituibles: la sorpresa, el entusiasmo, la emocin agradable que son fuerzas propulsoras de la imaginacin constructiva. La emocin enciende la mquina cerebral, que adquiere por ella el calor necesario para la forja de intuiciones favorables.

Para que estas actividades sean fructferas para los alumnos es imprescindible que participen en el desarrollo, dirigidos con preguntas adecuadas, y que stos tengan que entregar algo por escrito porque, si no se hace as, puede quedar reducida a un espectculo, lo cual slo ser adecuado hacer en momentos excepcionales. Corregir estos escritos ser una herramienta muy valiosa para el profesor, porque le permitir conocer de primera mano qu es lo que realmente entienden los alumnos y ser mucho ms fiable que cualquiera de los resultados de las encuestas que leemos todos los das en trabajos de investigacin. Tambin es verdad que supone un trabajo aadido para el profesor, y ms an si el grupo es muy numeroso. En este caso, el profesor podra

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optar por sortear y recoger solo cada da los escritos de un grupo de alumnos, aunque lo ideal es que se los lea todos.

Las actividades que proponemos son muy variadas y se refieren a temas muy dispares porque lo nico que pretendemos es dar ideas que, en un momento determinado, puedan servir de ayuda a cualquier profesor si no las conoce. Por agruparlas de alguna forma las hemos clasificado segn proponemos desarrollarlas:

- Experimentos utilizando el retroproyector. - Trabajos suficientemente llamativos que hace directamente el profesor en el aula.

2. EXPERIMENTOS UTILIZANDO EL RETROPROYECTOR

El retroproyector es un medio muy valioso para presentar hechos experimentales

y que todos los estudiantes puedan participar en su desarrollo. Si bien es verdad que, en estos momentos, est a punto de desaparecer y que en pocos aos ser sustituido por una cmara y un can de proyeccin, la tcnica a seguir en el desarrollo de estos experimentos ser la misma y las ideas sern igual de vlidas, e incluso se podrn conseguir imgenes ms ntidas con este nuevo sistema.

2.1. Espectro de la luz blanca

El espectro de la luz blanca se puede hacer utilizando el retroproyector en el aula

de dos formas: Colocando un recipiente transparente (caja o cristalizador) con agua sobre el

retroproyector. Si se tapa el espejo del retroproyector aparece en la pantalla y en diversos puntos del aula (techo o paredes) el espectro de la luz blanca.

Colocando sobre el retroproyector dos cartulinas negras separadas entre s de forma que en la pantalla aparezca una rendija vertical, si se pone sobre la lente del retroproyector una rendija de 600 lneas/mm, sobre la pantalla aparece el espectro.

En este segundo caso se pueden hacer espectros de absorcin colocando sobre parte de la rendija una cubeta transparente con un lquido o una disolucin coloreada y que los alumnos comparen el espectro de la zona en que la luz atraviesa por la cubeta y la zona en la que no pasa, y comprobando qu colores desaparecen (2).

2.2. Simulacin de la estructura de la materia

Para iniciar el tema, en el aula y sobre retroproyector, hacemos una simulacin

sobre la tendencia a agruparse de las burbujas y cmo siempre tienden a apoyarse en algo, que puede ser otro grupo de burbujas o las paredes del recipiente. Para ello colocamos en una caja de plstico transparente agua con una gota de detergente lquido y una cucharada de azcar, inyectamos aire con una jeringuilla provista de la aguja correspondiente, con lo cual aparecen una serie de burbujas cuyo tamao vara segn el calibre de la aguja y segn la fuerza con que presionemos la jeringuilla. Cada vez que producimos ms burbujas, se aaden a las anteriores, reagrupndose de nuevo.

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Lo mismo sucede cuando van desapareciendo. El azcar se aade para conseguir que las burbujas duren ms tiempo. Se puede aludir a la representacin de la materia como una estructura donde la masa est concentrada en los ncleos, rodeados de una corteza "casi vaca", el ncleo est simulado por el punto brillante que cada burbuja, como lente convergente, produce sobre la pantalla, mientras que el resto que queda ms oscuro simulara la corteza.

Tambin puede servir como una simulacin de lo que sucede en la cristalizacin.

2.3. Reaccin del sodio con el agua

Se trata de una reaccin muy espectacular, en la que todos los alumnos se quedan asombrados al ver la bolita de sodio desplazarse sobre el agua. Es un buen ejercicio de observacin para los alumnos, que deben anotar todo lo que sucede para, despus, buscar la explicacin de por qu sucede.

Colocamos sobre el retroproyector dos cpsulas Petri en las que ponemos agua y fenolftalena, y en una de ellas aadimos una gota de detergente lquido. Sobre cada una de las cpsulas aadimos un trocito de sodio metlico del tamao de una lenteja Cuando desaparecen, aadimos otra vez, repitiendo la operacin varias veces para que los estudiantes puedan observar lo que sucede. Antes de aadir el trocito de sodio en la cpsula lo colocamos sobre el retroproyector para que los alumnos comprueben que es irregular y se fijen en que, nada ms echarlo sobre el agua, se convierte en una esfera. Por otra parte, el contenido de la cpsula se pone de color fucsia caracterstico de la fenolftalena en medio bsico, la bolita de sodio se mueve a gran velocidad dejando una estela de burbujas y, cuando choca con la pared de la cpsula, rebota con el mismo ngulo. Se mueve mejor en la cpsula que tiene detergente.

Al final debern llegar a la conclusin de que el sodio irregular se ha convertido en una esfera (gota) porque se ha fundido (la reaccin es exotrmica y la temperatura de fusin del sodio relativamente baja). Al entrar en contacto con el agua reacciona produciendo hidrxido de sodio, por eso la fenolftalena se pone rosa, e hidrgeno, que es la estela de burbujas que sale de la bolita como si fuera un avin a reaccin. Se mueve mejor en la cpsula que tiene detergente ya que, por su accin, disminuye la tensin superficial del agua. El choque de la bolita, con la pared de la cpsula, como se mueve en un colchn de gas hidrgeno, es perfectamente elstico y cumplen las leyes de la reflexin. (4).

2.4. Accin de un campo magntico sobre cargas elctricas en movimiento

Se puede comprobar la accin de un campo magntico sobre cargas elctricas en

movimiento utilizando una cuba electroltica que tiene un electrodo situado en el centro de la cuba y el otro sobre la pared lateral, colocndola sobre un imn de cermica plano. Para poderlo ver en el retroproyector, como cuba se utiliza una cpsula Petri. Como electrolito se puede utilizar la disolucin de cualquier sal: cloruro de sodio, sulfato de cobre, etc. Como electrodos utilizamos una barra de grafito,

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extrada de una pila, que la colocamos en el centro de la cpsula Petri sujeta con un pegamento o con plastilina y un aro de hilo de cobre que lo ponemos pegado a la pared de la cpsula, de forma que quede sumergido, pero en el borde de la disolucin de la sal (ver Figura 1). En la parte superior de la disolucin ponemos trocitos de corcho o de papel que sirven para visualizar el movimiento de rotacin de los iones. Como generador utilizamos una pila de 4,5 V. Si se quiere que se muevan ms deprisa es suficiente con aumentar la potencia del imn o poner dos pilas en unidas en serie.

Es aconsejable colocar todo sobre una cubeta transparente, por seguridad para que no se manche el retroproyector. Como cubeta transparente sirve la tapa de una caja de plstico. (5)

Figura 1. Dispositivo explicado en el texto.

2.5. Problema experimental

Los problemas del tipo del que proponemos a continuacin, relacionado con el tema de cidos y bases, y que une la parte terica con la experimental, consideramos que son muy importantes desde el punto de vista didctico: Cuatro frascos numerados de 1 al 4 contienen: agua, disolucin de fenolftalena, disolucin de carbonato de sodio y cido clorhdrico; utilizando como reactivos nicamente el contenido de esos cuatro frascos, averiguar en qu frasco se encuentra cada sustancia (3). Despus de hacer un estudio terico sobre las posibles combinaciones entre estas sustancias y qu se puede observar si hay algo visible en cada caso, se hacen las combinaciones en cpsulas Petri sobre el retroproyector, para que los alumnos comprueben el resultado de las combinaciones y deduzcan en que frasco est cada sustancia.

3. TRABAJOS SUFICIENTEMENTE LLAMATIVOS QUE HACE EL PROFESOR EN EL AULA 3.1. Un mol de agua de reaccin

Este experimento sirve para hacer pensar a los alumnos sobre el agua que se produce en una reaccin qumica. Consiste en juntar 1000 mL HCl 1,0 M y 1000 mL NaOH 1,0 M, que se encuentran en sendos matraces aforados de 1000 mL; se mezclan

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lentamente y, agitando en un matraz de 2 litros, se comprueba cmo el nivel sube sobre el enrase de forma perfectamente visible. Los alumnos debern indicar por qu el volumen es ms de dos litros. Les cuesta darse cuenta que se ha formado 1 mol de agua de reaccin: 18 g de agua pura (del orden de 18 mL).

Si no se dispone de matraces tan grandes se ve perfectamente utilizando la mitad de la cantidad indicada, es decir, dos matraces de 500 mL que se juntan en uno de 1000 mL. Se produciran 9 g de agua (9 mL), y en un matraz aforado es un aumento perfectamente visible.

3.2. Memoria de los materiales

La memoria de los materiales consiste en recuperar la forma que tenan a una determinada temperatura cuando se les calienta a dicha temperatura. Esta caracterstica la descubri de forma casual William J. Buchler, en 1958, cuando trabajaba con una aleacin de nquel y titanio haciendo cabezas cnicas para misiles, en los laboratorios Nickel Titanium Naval Ordenance Laboratory de Maryland. A dicha aleacin la denomin NITINOL, unin de las iniciales del nombre de los laboratorios. Cuando este hecho se dio a conocer en una de las reuniones cientficas de estos laboratorios, los asistentes no salan de su asombro al comprobar cmo una tira de la aleacin cambiaba de forma con solo calentarla con un encendedor de cigarros. Buchler se puso en contacto con Frederick E.Wang, experto en propiedades de los cristales, para que le ayudara a explicar aquel fenmeno. La causa de este comportamiento se dio a conocer en un trabajo de Wang, Buehler y Pickart (1965) sobre el estudio de un cristal aislado de la aleacin de nquel-titanio mediante difraccin de rayos X.

La causa es un cambio de la estructura tipo martensita a otra de tipo austenita y la temperatura de transicin depende de la composicin, siendo la ms interesante la de las aleaciones en las que nquel y titanio estn en la proporcin equiatmica, es decir, nquel-titanio 1:1. No obstante, variando la composicin se puede conseguir que la temperatura de transicin vare desde -50 C a 166 C. Se trata de un balanceo entre los tomos de nquel y de titanio, que podran ocupar los vrtices o el centro de la celda cbica unidad por un simple desplazamiento, como si se produjera una pequea distorsin en los enlaces. El estudio de Ellis y col. (6) sobre este tema es bastante claro y se podra recomendar a nivel didctico para profesores y alumnos de ltimo curso de Bachillerato o de primero universitario. Este cambio de estructura conlleva un cambio en las propiedades fsicas que se puede apreciar incluso en el tacto o en el ruido que hace cuando se deja caer un hilo de nitinol, que vara segn en la fase en que se encuentre.

Los experimentos que proponemos son (7): 1. Comprobar que un hilo de nitinol que estaba enrollado en forma de espiral, al

introducirlo en agua caliente, se pone recto o que un hilo recto, al introducirlo en agua caliente, toma una determinada forma.

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2. Comprobar que un vaso de yogur se convierte en una lmina al calentarlo a 130 C que fue a la temperatura a la que se molde por soplado y se pas de lmina a vaso.

Para calentar el vaso de yogur a 130 C proponemos dos formas: 1. Calentar, con un mechero de gas, sobre un trpode una caja metlica de las

tpicas de t ingls (la mejor es la de 125 g). La primera vez que se calienta una caja puede echar un poco de humo por la pintura; por eso antes de utilizar la caja para un experimento, si es nueva, se debe calentar con fuego fuerte, en un lugar bien ventilado, para eliminar la pintura. Cuando la caja est caliente, y sin apagar el mechero, se cuelga el vaso del yogur dentro de la caja, utilizando los rebordes que tienen tanto el vaso como la caja. Inmediatamente el fondo del vaso comienza a subir, con lo cual la etiqueta se despega y es fcil de quitar. Se extrae el vaso, y se quita la etiqueta para que no se caiga dentro de la lata, porque se quemara y echara mucho humo; despus de despegada la etiqueta, el vaso se coloca de nuevo, para que quede colgado, como antes, en la caja y se sigue calentando hasta que queda una lmina de plstico en la parte superior de la caja metlica. Si no se dispone de la caja de t cualquier bote metlico de los que se usan en conserva de aceitunas, leche vaporizada, etc., son vlidos, conviene, al abrirlos, dejarle un pequeo reborde para poder colgar el vaso sin que toque las paredes ni el fondo.

2. Calentar aceite hasta 140 C y verterlo sobre el vaso de yogur que est dentro de un recipiente ms grande (vaso, cristalizador, etc.). Al echar el aceite, automticamente el vaso se convierte en una lmina que queda colocada sobre la etiqueta, que sigue enrollada en forma cilndrica, con lo cual, como es evidente, el aceite se vierte y es necesario recogerla (por eso debe estar dentro de otro recipiente ms grande). Es importante controlar la temperatura del aceite, que no sobrepase de 140 C porque si es muy alta el vaso se funde, se rompe y no se produce el fenmeno, y si es muy baja, no es suficiente. 3.3. Reacciones de combustin

Creemos que cualquier ciudadano debe tener una idea clara de en qu consiste una reaccin de combustin, y qu gases txicos se pueden producir; por eso nos parece interesante estudiar el funcionamiento del mechero o de una cocina de gas.

Comenzamos de forma que los alumnos observan y describen las partes de un mechero para estudiar su funcionamiento: debido al efecto Venturi, que contribuye a mezclar bien el aire y el combustible, para que la combustin sea completa. A continuacin, se escriben las tres reacciones posibles del butano con el oxgeno del aire, segn la proporcin de aire, y se discuten las ventajas e inconvenientes de cada una de ellas. Posteriormente, se comprueba qu sucede al encender el mechero segn se encuentre la virola cerrada o abierta, para terminar deduciendo cul es el color correcto de la llama y cul el peligroso y por qu.

Otra idea importante es que muchas sustancias, que no se consideran combustibles a nivel vulgar, pueden arder incluso en condiciones especiales. Como ejemplo,

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hacemos la combustin del magnesio en atmsfera de dixido de carbono. El dixido de carbono se produce en un frasco de cristal con bicarbonato y vinagre. Se comprueba que, en esa atmsfera, una cerilla no arde y el magnesio sigue ardiendo (8). Los alumnos deben escribir la reaccin entre el magnesio y el dixido de carbono y comprobar que el xido de magnesio, de color blanco, queda rodeado de un polvo negro (carbn).

3.4. Propiedades de los materiales segn su enlace qumico

Varias actividades se pueden hacer en el aula para comprobar que las propiedades de los materiales tienen que ver con el enlace qumico con el que estn unidos sus tomos:

- Un vaso de poliestireno nos permite saber si el contenido de un recipiente es agua o acetona porque al verter agua no sucede nada y al verter acetona se disuelve el vaso.

- Nos cuesta doblar o romper un clip porque existen fuertes uniones entre sus tomos (regidas por fuerzas de Coulomb). Incluso podemos comprobar que, al intentar doblarlo, la energa mecnica se convierte en calorfica; se nota tocando con el clip previamente por bajo de la nariz (regin muy sensible al calor) y volviendo a tocar despus de manipularlo.

- Si se corta una hoja de papel apoyndola en la mesa, haciendo tiras primero en el sentido ms largo y, despus, en el mas corto, o la contrario, unas salen rectas y las otras se cortan por diversos sitios, porque en un caso se cortar en el sentido de las fibras (se corta entre dos fibras) y en el otro se corta por donde hay dos fibras superpuestas (puede suceder a distintos niveles).

- Se juntan 100 mL de agua y 100 mL de alcohol, medidos en sendos matraces aforados de 100 mL, en un matraz de 200 mL y el lquido no llega al enrase porque disminuye el volumen al formarse enlaces de hidrgeno entre las molculas de agua y de alcohol. 3.5. Reaccin oscilante muy sencilla

El azul de metileno, en medio fuertemente bsico se reduce por accin de la glucosa para pasar a una forma incolora. Si se agita la disolucin con el oxgeno del aire que contiene el recipiente, se oxida, dando de nuevo el color azul que lentamente desaparece si an hay glucosa en la disolucin. Esta operacin de agitar se puede realizar varias veces, con la condicin de quitar el tapn del matraz para que se renueve el aire. Al agitar se pone azul y al dejarlo en reposo desaparece el color azul siempre que an haya glucosa sin oxidar.

No es necesario seguir una receta con cantidades determinadas pero unas cantidades adecuadas son: 100 mL de agua, 2 g de hidrxido de sodio, 3 g de glucosa, un matraz redondo o un matraz erlenmeyer de 200 mL provisto de tapn, y 3 gotas de la disolucin alcohlica de azul de metileno al 2 % que se utiliza en microscopa.

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3.6. Reacciones luminiscentes Se produce este fenmeno siempre que, de alguna forma, en un tomo o molcula

se promociona un electrn a un nivel de energa superior, sin deberse a efecto de radiacin trmica, y ese electrn vuelve al nivel fundamental emitiendo luz. Cientficamente se le conoce con el nombre de luminiscencia. La luminiscencia se clasifica en fluorescencia o fosforescencia segn el tiempo que tarda en producirse la luz despus de que los tomos o molculas han sido excitados. Se llama fluorescencia (del latn: fluo = fluir) si el fenmeno es prcticamente instantneo: el electrn tarda menos de 10-7 segundos en volver del estado excitado al estado fundamental. Sin embargo, si la molcula o el tomo pasa a un estado metaestable, se puede producir la fosforescencia (del griego phos luz y phoros llevar) porque los electrones van pasando muy lentamente desde ese estado metaestable al estado fundamental, con lo cual el fenmeno dura mucho tiempo. Es como si la sustancia llevara luz, porque sigue emitiendo luz despus de haber sido excitada durante un largo perodo de tiempo.

El paso del electrn al nivel superior se puede conseguir: mediante una radiacin luminosa, por friccin, por una reaccin qumica, impacto de partculas cargadas, etc., y por eso recibe distintos nombres: fotoluminiscencia, triboluminiscencia, quimio-luminiscencia, electroluminiscencia, etc. En general, los libros de Qumica utilizan la palabra luminiscencia cuando se refieren nicamente a la luminiscencia producida por una reaccin qumica (9).

3.6.1. Fotoluminiscencia

En la fotoluminiscencia, que es la producida por accin de la luz, la radiacin emitida es siempre de mayor longitud de onda que la radiacin excitante; por eso la mayora de los fenmenos que conocemos de fotoluminiscencia en la vida corriente estn producidos por rayos ultravioletas.

Las sustancias fluorescentes se clasifican, segn el tipo de radiacin que absorben, en dos grupos: las que absorben en el ultravioleta y las que absorben longitudes de onda ms cortas que las del ultravioleta.

Para conseguir radiaciones ultravioleta se deberan utilizar las conocidas lmparas negras, que adems de ser muy caras producen radiaciones de frecuencia peligrosa para los ojos, por lo que se necesitan una serie de precauciones para manipularlas y slo debe hacerlo un experto. Para trabajar en enseanzas no universitarias se pueden conseguir radiaciones ultravioleta de mayor longitud de onda, y menos peligrosas, con los tubos fluorescentes que se suelen utilizar para iluminar las salas de fiesta y que dan una luz azulada. Con este tipo de luz se pueden hacer las siguientes observaciones:

La fluorescencia azul de una botella de agua tnica, que se debe a que tiene quinina, que absorbe estas radiaciones y da una luminosidad azul; fenmeno que, por otra parte, es bien conocido por la gente que suele frecuentar las salas de fiesta y que comprueba cmo las bebidas que toman con tnica tiene una intensa coloracin azul.

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Las seales que llevan los billetes de lotera, del banco, del cupn de los ciegos, etc., para que no se falsifiquen, son marcas que son fluorescentes con este tipo de luz. Por eso, las entidades bancarias y los comercios, para determinar la autenticidad de los billetes usan estos tubos de luz azul. Este tipo de marcas fluorescentes que aparecen en los billetes es de patente espaola.

La fluorescencia producida al absorber radiaciones de estos tubos azules se aprecia con la mayora de los colores blancos de camisas, blusas, los detergentes slidos, dientes lavados con determinados dentfricos, etc.

La cscara de los huevos marrones tienen este color debido a un pigmento llamado protoporfirina, que procede de la hemoglobina. Si la cscara se ataca con cido clorhdrico el lquido resultante tienen luminiscencia roja con los rayos ultravioleta (10). Los huevos con este tipo de cscara se ven completamente rojos.

La disolucin alcohlica de clorofila, de color verde, aparece de color rojo con la luz ultravioleta

Los rayos procedentes del Sol tiene una proporcin pequea de rayos ultravioleta, hecho que se puede demostrar si se hacen pasar, despus de concentrarlos con una lupa, a travs de una botella de tnica: la trayectoria dentro de la tnica es un rayo azul. El nico material necesario para hacer la demostracin es una botella de tnica, una lupa y una habitacin en la que entren los rayos solares. 3.6.2. Quimioluminiscencia: luminiscencia producida por una reaccin qumica

Material:

- 4,0 g de carbonato de sodio - 24,0 g de hidrgenocarbonato de sodio (bicarbonato de sodio) - 0,2 g de luminol - 0,5 g de carbonato de amonio - 0,4 g de sulfato de cobre (II) pentahidratado - agua oxigenada, muy diluida, - frasco de un litro - refrigerante de serpentn o de bolas - embudo pequeo - matraz aforado de un litro - soporte y pinzas - vaso o frasco de unos 500 mL - aula a oscuras

Procedimiento: En un matraz aforado de un litro de capacidad se colocan 4,0 g de carbonato de

sodio y 200 mL de agua destilada. Se agita fuertemente hasta que est bien disuelto. Se aaden 0,2 g de luminol y se agita hasta disolucin. Una vez disuelto, se aaden 24 g de hidrgenocarbonato de sodio (bicarbonato de sodio) y se vuelve a agitar hasta disolucin. A la disolucin se aaden 0,5 g de carbonato de amonio monohidratado y,

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una vez disuelto, 0,4 g de sulfato de cobre(II) pentahidratado. Cuando todo est disuelto se enrasa con agua destilada a un litro. De esta forma se obtiene lo que llamaremos disolucin A, que es perfectamente estable, si se guarda en un frasco oscuro, durante varios meses, sobre todo si se mantiene en un frigorfico.

La disolucin B es agua oxigenada del 3% (aproximadamente 10 mL, mejor escasos, de agua oxigenada concentrada, de 110 volmenes, en 1,0 L). Es importante que el agua oxigenada sea bastante diluida, de esta forma la reaccin es ms lenta y la luminiscencia dura ms tiempo. La reaccin se produce al unir las dos disoluciones y si se hace en una habitacin que est a oscuras se puede ver una luz azul. Para mezclar las dos disoluciones se puede hacer dejando caer, poco a poco, la disolucin B en un vaso que tiene la disolucin A. Pero resulta ms espectacular si se mezclan las dos en un tubo de vidrio de forma de serpentn, para lo cual basta con mantener en posicin vertical un refrigerante de bolas o de serpentn, poner en la parte superior un embudo e ir aadiendo con dos vasos las disoluciones A y B. Un montaje sencillo es sujetar un refrigerante de bolas en un soporte y colocar debajo un vaso o un frasco para recoger el lquido que va cayendo.

REFERENCIAS 1. S. Ramn y Cajal, Reglas y consejos sobre investigacin cientfica: los tnicos de la voluntad. Discurso de Ingreso en la Real Academia de Ciencias, Ed. Austral, Madrid (1999). 2. M. T. y M. Martn Snchez, Anales de la Real Soc. Espaola de Qumica, 2004, Vol. 100, n 3, 43. 3. M. y M.T. Martn Snchez, J. Chem. Educ., 1987, Vol. 64, n 11, 964. 4. M. Martn Snchez, M. A. Garca Collantes y M. T. Martn Snchez, Anales de la Real Soc. Espaola de Qumica, 2000, abril-junio, 38-47. 5. M. y M. T. Martn, Revista del CEP de Salamanca, 1994, n 5, 73. 6. A.B. Ellis, J. Geselbracht, G.C. Lisensky, W.R. Robinson, Teaching General Chemistry: A Materials Science Companion, American Chemical Society, Washington (1993). 7. M. y M. T. Martn, C. Parejo, Chem 13 News, Universidad de Waterloo, 1993, Vol. 224, 2. 8. M. y M. T. Martn Snchez, Anales de la Real Soc. Espaola de Qumica, 1999, Vol. 1, 48-53. 9. M. y M. T. Martn, Anales de la Real Soc. Espaola de Qumica, 2001, Vol. 97, n 4, 37-42. 10. R. Evanhoe, Chemical and Engineering News, 21 August, 2006, 49.

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PAPIROMOLCULAS: MODELOS MOLECULARES DE PAPIROFLEXIA PARA EL ESTUDIO

DE LA GEOMETRA MOLECULAR

Beln Garrido Garrido Colegio Guadalaviar, Avenida Blasco Ibez 56, 46012 Valencia

belengarrido@gmail.com

A muchos estudiantes les cuesta entender, reconocer o pensar sobre problemas qumicos en tres dimensiones y desarrollan un concepto plano de la Qumica, desconectado de muchos aspectos de la realidad que implican la tridimensionalidad molecular. El estudio de la geometra molecular se facilita con el uso de modelos moleculares. En este trabajo se presentan las papiromolculas, modelos moleculares de papiroflexia de coste muy bajo que, adems, pueden ser construidos por los mismos estudiantes siguiendo unas sencillas instrucciones de doblado.

1. INTRODUCCIN

La estructura molecular est en la base del estudio de la Qumica y de la

Bioqumica. Las molculas, como todo objeto material, poseen una forma y tamao, son tridimensionales. La variedad de las formas moleculares es fascinante. Existen molculas alargadas, las hay que son redondeadas, algunas son planas, mientras que no son infrecuentes las que forman anillos e incluso se conocen molculas helicoidales y hasta con simetra esfrica, como las molculas de fullereno.

Curiosamente, a pesar de vivir en un mundo tridimensional, compuesto de molculas tridimensionales, a muchos estudiantes les cuesta entender, reconocer o pensar sobre problemas qumicos en tres dimensiones y, en general, en los cursos bsicos de Qumica no se consigue introducir adecuadamente este tema (1).

En el estudio de tomos y molculas, el filtro perceptivo de los estudiantes habitualmente tiende a ser bidimensional (2D) debido, en parte, a la metodologa seguida por el profesor, que tiende a utilizar representaciones grficas bidimensionales, tanto en la pizarra como en los libros de texto, cuando trata el tema de geometra molecular.

El resultado de esta metodologa conduce a que los alumnos no estn preparados para contemplar la Qumica desde una visin tridimensional (3D), y desarrollen un concepto plano de esta Ciencia desconectado de muchos aspectos de la realidad que implican la tridimensionalidad molecular.

El estudio de la geometra molecular se facilita con el uso de modelos moleculares (2). Existen distintos tipos de modelos moleculares; cada uno de ellos resalta algn aspecto de la molcula. Los modelos moleculares ms utilizados son los de alambre, varillas, bolas y varillas, espacial compacto o esferas slidas entre otros.

Es interesante apuntar que, en la actualidad, las nuevas tecnologas de la informacin y de la comunicacin juegan un papel muy importante en el uso de

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modelos moleculares. Existen diversos recursos informticos que permiten manipular modelos moleculares virtuales (3). Estos recursos informticos son muy interesantes y aprovechables en la enseanza de la geometra molecular, pero no tienen por qu sustituir en todo momento a la manipulacin directa de modelos moleculares por parte de los estudiantes. En cursos bsicos de Qumica la manipulacin de modelos moleculares reales facilita la visin tridimensional y pueden servir de recurso previo al uso de los modelos moleculares virtuales.

Aunque se pueden encontrar juegos de modelos moleculares diseados para su manejo por los estudiantes, el uso de stos en el aula est limitado debido a su coste y a la gran cantidad de piezas necesarias para que todos los estudiantes puedan fabricar y manejar sus propios modelos. De aqu el inters de poder utilizar, en cursos bsicos de qumica, modelos moleculares de coste muy bajo que adems puedan ser construidos por los mismos estudiantes.

En este sentido las papiromolculas, los modelos moleculares de papiroflexia que se presentan en este trabajo, cumplen a la perfeccin este objetivo. Estos modelos moleculares pueden ser realizados por cualquier alumno siguiendo unas instrucciones de doblado sencillas, no se requiere una especial habilidad manual y son muy baratos.

Como todo modelo molecular, las papiromolculas tambin tienen limitaciones. Una de ellas es que los modelos, cuyas instrucciones de construccin que se presentan en este artculo, slo pueden representar a tomos que cumplan la regla del octeto y al hidrgeno. Aunque realizando algunas modificaciones, que no aparecen aqu, se pueden representar todo tipo de tomos.

2. CONSTRUCCIN DE LOS MODELOS MOLECULARES

El papel utilizado puede ser de colores normal de 80 g de gramaje. El esquema de color que se ha utilizado es el CPK, basado en los populares modelos de bolas y varillas desarrollados por Corey, Pauling y ms tarde mejorado por Kultun. En este esquema los colores de los tomos ms corrientes son: C (gris), H (blanco), O (rojo), N (azul), Halgenos (verde).

Todos los tomos, menos el hidrgeno, se representan como una estructura tetradrica bsica; esta estructura se construye con 10 cuadrados de las mismas dimensiones (si el cuadrado es de 5x5 cm la estructura resultante es de 4,5 cm de altura).

Con cuatro de estos cuadrados se hacen cuatro piezas prismticas de la siguiente manera (Figura 1.A):

1. Doblar un cuadrado, no exactamente por la mitad, sino dejando unos 2 mm aproximadamente como indica la figura.

2. Dar la vuelta a la figura. 3. Doblar por la mitad y desdoblar. De este modo se marca una lnea que divide

a la figura por la mitad. 4. Doblar ambos lados hacia la lnea media y desdoblar solamente el lado

izquierdo AB.

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5. Doblar como se indica en la figura, introduciendo AB entre los dos papeles que hay en CB.

6. La figura adquiere tridimensionalidad formndose una pieza prismtica triangular. Para hacerla ms estable se puede pegar la esquina de papel sealada con un asterisco aunque no es necesario.

Con los seis cuadrados restantes de papel se hacen los conectores (Figura 1.B):

1. Doblar longitudinalmente un cuadrado aproximadamente 1/3 del lado. 2. Doblar el otro lado como indica la figura. 3. La figura se vuelve a doblar longitudinalmente. 4. Por ltimo, la figura resultante se dobla transversalmente. 5. Se obtiene una estructura en forma de V.

Con cuatro piezas prismticas y seis conectores se construir la estructura tetradrica bsica que aparece en la Figura 1.C.

Para empezar a construir el tetraedro (Figura 2.), los dos extremos de un conector se introducen en los bolsillos de una de las caras de dos piezas prismticas. Estos bolsillos se forman entre las dos capas de papel de las tres caras de las piezas prismticas (Figura 2.A). A la estructura formada se le introducen dos conectores como se indica en el dibujo (Figura 2.B).

Los dos extremos libres de los conectores se introducen en dos de los tres bolsillos de una tercera pieza prismtica y, a la estructura resultante, se le da la vuelta (Figura 3.A). De este modo se obtiene una estructura formada por tres patas a modo de trpode. A este trpode, que tiene tres bolsillos libres, se le introducen en ellos tres conectores como se indica en el dibujo (Figura 3.B).

Por ltimo se introducen los extremos libres de los tres conectores en loa tres bolsillos de la cuarta pieza prismtica. De este modo se obtiene la estructura tetradrica bsica (Figura 4).

Con esta estructura tetradrica se pueden representar tomos que cumplan la regla del octeto. El tomo de Carbono se representa como una estructura tetradrica bsica en la que cada uno de los 4 brazos equivaldr a un orbital semilleno por lo que podr establecer cuatro enlaces covalentes dirigidos hacia los vrtices de un tetraedro. Los tomos que tengan pares de electrones no enlazantes, como el Oxgeno, Azufre, Nitrgeno o Halgenos se representan con la estructura tetradrica bsica en la que, por cada par de electrones no enlazantes, se tapona con una bola de papel uno de los brazos prismticos; de este modo el Oxgeno estar representando por una estructura tetradrica con dos brazos taponados, mientras que el Nitrgeno tendr un brazo taponado y los halgenos tres.

El tomo de hidrgeno se construye como se indica en la figura 5. Se parte de un papel 5x10 cm y se obtiene una estructura prismtica de 5 cm de alto.

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Figura 1. Primeros pasos para la construccin de papiromolculas.

Figura 2. Fases iniciales para la construccin de tetraedros.

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Figura 3. Pasos intermedios para la construccin de tetraedros.

Figura 4. Estructura tetradrica bsica.

Figura 5. Construccin del modelo de tomo de hidrgeno.

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El Hidrgeno se une directamente al resto de los tomos insertando las piezas que lo representan en los brazos prismticos del tomo correspondiente; como la pieza del Hidrgeno es ms larga que los brazos de los tomos, sobresale. En la siguiente fotografa (Figura 6) se representan un tomo de Carbono y una molcula de metano.

Figura 6. tomo de carbono (izquierda) y molcula de metano (derecha). Los enlaces entre el resto de tomos se hacen introduciendo un cilindro de papel

enrollado en dos brazos prismticos, uno de cada tomo enlazado. El cilindro de papel se construye a partir de un papel 5x10 cm (Figura 7.A). Para los enlaces simples se utiliza uno de estos cilindros, lo que permite libre giro entre los dos tomos enlazados. Para los enlaces dobles y triples se utilizan dos o tres cilindros doblados por la mitad (Figura 7.B). El color de estas piezas es blanco.

Figura 7. Representacin de enlaces.

A continuacin se muestran fotografas de distintos modelos moleculares

realizados con las papiromolculas.

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Figura 8. Etano, etanol, metilamina y agua.

Figura 9. 1,2-dicloroetano, cis 1,2-dicloroeteno y trans 1,2-dicloroeteno

Figura 10. cido 2-aminopropanico y benceno.

3. CONCLUSIONES Durante varios aos he construido con mis alumnos de distintos cursos modelos

moleculares de papiroflexia. He constatado un alto grado de aceptacin por parte del alumnado y tambin la ayuda que este recurso proporciona en el aprendizaje de la tridimensionalidad molecular. En 4 de la ESO, como introduccin al concepto de la

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forma de las molculas, hemos construido modelos moleculares de hidrocarburos. En Bachillerato nos han servido como recurso en el estudio de la isomera y han contribuido a que los alumnos se familiaricen con las formas geomtricas ms comunes que adoptan molculas del tipo AXn. Tambin han ayudado a la deduccin de la polaridad molecular. Con las papiromolculas se constatan muchas formas moleculares tridimensionales bsicas que se predicen aplicando la Teora de Repulsin de Pares Electrnicos del Nivel de Valencia.

En el portal http://www.geocities.com/papiromoleculas se puede visitar una pgina Web que he diseado con distintas experiencias llevadas a cabo con estos modelos moleculares. REFERENCIAS 1. C. Furi, M.L. Calatayud, J. Chem. Educ., 1996, Vol. 1, 37. 2. G.R. Parslow, Biochemistry and Molecular Biology Education, 2002, Vol. 30, 128. 3. M.B. Garrido, M. Castell, C. Furi, Alambique, 2001, Vol. 30, 67.

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JUGANDO CON LA TABLA PERIDICA DE LOS ELEMENTOS QUMICOS

Pascual Romn Polo

Departamento de Qumica Inorgnica, Facultad de Ciencia y Tecnologa Universidad del Pas Vasco (UPV/EHU), Apartado 644, 48080 Bilbao

pascual.roman@ehu.es

Con ocasin de celebrarse en 2007 el centenario de la muerte de Mendeliev y con el fin de tributarle un sentido homenaje de respeto y admiracin por el trascendente legado que dej a la humanidad, en este trabajo, se pretende utilizar la tabla peridica de los elementos para demostrar a los estudiantes que, adems, de ser uno de los iconos cientficos inmortales, se puede jugar con ella para aprender idiomas principalmente, ingls y manejar el paquete de programas del MS Office u OpenOffice. Por otra parte, la tabla peridica es una fuente de inspiracin para adquirir cultura y aprender arte, historia, filologa, mitologa y otras habilidades y destrezas; por ejemplo, reglas mnemotcnicas.

1. INTRODUCCIN

La mayor parte de los estudiantes de Qumica, cuando se les pregunta por Dimitri

Ivnovich Mendeliev (Tobolsk, Siberia, Rusia, 1834 - San Petersburgo, 1907) responden sin dudar, que era ruso, que tena larga cabellera y poblada barba, y que su obra ms importante fue concebir la tabla peridica moderna de los elementos qumicos cuando stos se ordenan en orden creciente de su pesos atmicos y teniendo en cuenta sus propiedades fsicas y qumicas. Aun siendo esto cierto, la importancia que Mendeliev dio a su tabla peridica es menor que la que nosotros le concedemos. En su Diario personal escrito en 1905 -dos aos antes de su muerte- escriba: Cuatro cosas, sobre todo, me han valido renombre: la ley peridica, el estudio de la elasticidad de los gases, las soluciones consideradas como asociaciones y los Principios de Qumica. Ah est toda mi riqueza. No las he robado a nadie, las he producido yo mismo, son mis hijos y les doy un gran valor, los quiero tanto como a los hijos de mi carne y, de entre ellas, su preferida era, segn sus palabras: Los Principios de Qumica es la ms querida de mis criaturas. Contienen todo mi ser, mi experiencia de pedagogo y mis ideas cientficas ms ntimas (1). Dejando claro que Mendeliev tena predileccin por otras obras suyas, menos conocidas por el gran pblico, Niels Bohr (premio Nobel de Fsica de 1922) ha dicho de la tabla peridica: es la estrella orientadora para la exploracin en los campos de la Qumica, la Fsica, la Mineraloga y la Tcnica.

Para comenzar a jugar con la tabla peridica de los elementos vamos a recuperar la primera versin en ruso que nos leg Mendeliev (Figura 1) que fue presentada, por vez primera, segn unos autores, el 17 de febrero, y segn otros, el 1 de marzo de

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1869, en la Sociedad Rusa de Qumica, por un amigo de Mendeliev, ya que l se hallaba visitando e inspeccionando cooperativas para la fabricacin de queso (2).

2. EJERCICIOS PROPUESTOS

Los cuatro primeros ejercicios propuestos son [14]: 1. Cmo se llamaba su amigo? 2. A qu especialidad de la qumica se dedicaba? 3. Qu fecha es la correcta? 4. A qu se debe esta diferencia?

Esta primera versin sugiere nuevas preguntas [512]: 5. Qu significan los nmeros que acompaan a cada elemento? 6. Cuntos elementos qumicos conoca Mendeliev? 7. Algunos elementos van precedidos o seguidos por un interrogante, qu quiere expresar su autor? 8. Cuntos son estos casos? 9. En otros casos, en el lugar del elemento aparece un interrogante, qu quiere decir el autor? 10. Cuntos casos hay? 11. Qu nombre dio Mendeliev a los elementos de peso atmico 45, 68, 70 y 180? 12. De qu idioma procede el prefijo eka?

Figura 1. Primera versin de la tabla peridica

de los elementos de Mendeliev (1869).

En la actualidad, existen innumerables versiones de la tabla peridica de los elementos, pero, de entre todas ellas, la que destaca por su rigor, la enorme cantidad de datos fsicos y qumicos que facilita y su actualizacin es la del Dr. Mark Winter (3) conocida en todo el mundo como webelements (Figura 2). Esta nueva versin nos va a servir para compararla con la propuesta por Mendeliev y obtener datos inmediatamente por ser interactiva, aunque hay que advertir que para su manejo es preciso tener unos conocimientos bsicos de ingls.

La versin actualizada de la tabla peridica nos sugiere las siguientes cuestiones [1324]: 13. En funcin de qu propiedad se ordena la tabla peridica actual? 14. A quin se debe esta clasificacin? 15. En qu ao se introdujo esta idea? 16. Qu edad tena su descubridor cuando encontr esta nueva clasificacin? 17. A qu edad muri y dnde? 18. Cuntos elementos se conocen en la actualidad? 19. Cul ha sido el ltimo elemento qumico en ser descubierto? 20. En qu ao se aisl

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definitivamente? 21. De qu color se representan los elementos del bloque s? 22. Y los del bloque p? 23. Los elementos de color rojo, qu bloque configuran? 24. Y los de color verde?

Figura 2. Portada de la pgina webelements del Dr. Mark Winter. El pasado 2 de febrero de 2007 y coincidiendo con la fecha exacta del centenario

de la muerte de Mendeliev, el servicio espaol de Correos emiti un precioso y didctico sello conmemorativo (Figura 3) en el que se funden armoniosamente, segn las ideas de su autor, Javier Garca Martnez, los colores de los bloques s, p, d y f, con uno de los cuadros del pintor holands Piet Mondrian (1872-1944). Este sello de Correos ha aparecido en la pgina webelements (4) gracias a las gestiones del profesor Gabriel Pinto, quien lo ha utilizado en su clase de primer curso de Qumica de la ETSII de la UPM (Madrid) y ha elaborado las tres cuestiones siguientes [25-27]: 25. Comentar brevemente el motivo de dicha emisin (aniversario de la fecha, imagen representada,). 26. Sealar qu representan los espacios coloreados (azul, rojo, amarillo y verde) y sus dimensiones. 27. Comentar el significado (y su importancia en el desarrollo histrico del sistema peridico) de los cuatro cuadrados blancos que se han representado en la zona amarilla y en la roja (5).

A partir de la pgina webelements vamos a buscar los elementos qumicos comenzando por el hidrgeno (H, Z = 1) hasta acabar en el ununoctio (Uuo, Z = 118). El ejercicio tiene como finalidad encontrar en la seccin History el nombre de cada elemento y clasificarlo en alguno de los siguientes tipos: Propiedad fsica (color, densidad, ), propiedad qumica (generador de compuestos, reactividad,), lugares geogrficos (continente, pas, ciudad, regin, ), ros, mitologa, minerales, cuerpos

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celestes, cientficos ilustres, centros de investigacin, nombres sistemticos de la IUPAC, otras categoras distintas a las anteriores o indefinidos (cuando no sepamos ubicar a algn elemento en las categoras anteriores).

Figura 3. Sello de Correos emitido el 2 de febrero de 2007 para honrar a Mendeliev.

Se aconseja que los estudiantes se acostumbren al manejo del paquete de

programas MS Office (Word, Excel y Power Point) u OpenOffice (software libre) y aprendan a navegar en Internet para buscar algunas pginas Web de inters para resolver el trabajo. Tambin, debern traducir algunos textos del ingls al castellano con el fin de clasificar los elementos qumicos. Se recomiendan: el diccionario ingls http://www.m-w.com/ y para traducir al castellano el conjunto de diccionarios http://www.diccionarios.com/. Para conocer el significado de algunas palabras en castellano es conveniente que utilicen el diccionario de la Real Academia Espaola (http://www.rae.es/).

Esta clasificacin permitir ampliar nuestra cultura, siguiendo el proceso siguiente:

1. Visitamos http://www.webelements.com/ > History > Elemento deseado. 2. Se prepara una tabla preliminar (en ingls) para traducirla y, ms tarde, se

clasifican los elementos qumicos en los diferentes tipos (Tabla 1). 3. Se elabora una tabla preliminar (en castellano) para clasificar los elementos

qumicos en los diferentes tipos (Tabla 2). Es importante que en la primera columna los estudiantes asocien el smbolo con el nmero atmico (Z) y el ao de su descubrimiento.

4. Se prepara una tabla para clasificar los primeros diez elementos qumicos en las diferentes clases (Tabla 3).

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5. Una vez elaboradas las Tablas 1 y 2, el alumno continuar este procedimiento en grupos de 10 en 10 (empleando tantas tablas como precise). Los nuevos elementos hallados los clasificar en la Tabla 3, colocndolos en la clase que le corresponda.

Una vez completados los 118 elementos, calcular en la Tabla 3 (columna tercera) los elementos que hay de cada clase. Con estos datos se realizarn los siguientes ejercicios [2834]: 28. Cuntos elementos han sido descubiertos por espaoles? 29. Quines fueros sus descubridores? 30. En qu aos fueron descubiertos? 31. Qu elemento tiene nombre espaol? 32. Qu significa? 33. Represente en una tabla los elementos qumicos que han descubierto los distintos pases. 34. Utilice el programa Excel para obtener una representacin grfica de los elementos descubiertos en funcin del tiempo (Figura 4).

Tabla 1. Clasificacin preliminar de los elementos qumicos en ingls.

Elemento Descubridor, ciudad, pas, ao, significado del elemento

H Henry Cavendish, London, England, 1766. From the Greek words "hydro" and "genes" meaning "water" and "generator"

He Sir William Ramsay and independently by N. A. Langley and P. T. Cleve London, England and Uppsala, Sweden, 1895. From the Greek word "helios" meaning "sun".

Li

Johan August Arfvedson, Stockholm, Sweden, 1817. From the Greek word "lithos" meaning "stone", apparently because it was discovered from a mineral source whereas the other two common Group 1 elements, sodium and potassium, were discovered from plant sources.

Be Nicholas Louis Vauquelin (1763-1829), France, 1797. From the Greek word "beryllos" meaning "beryl"

B Sir Humphrey Davy, Joseph-Louis Gay-Lussac, L.J. Thenard. England, France. 1808. From the Arabic word "buraq" and the Persian word "burah".

C Known since ancient times although not recognised as an element until much later. Not known, no data. From the Latin word "carbo" meaning "charcoal".

N Daniel Rutherford, Scotland, 1772. From the Greek words "nitron genes" meaning "nitre" and "forming" and the Latin word "nitrum" (nitre is a common name for potassium nitrate, KNO3)

O Joseph Priestley, Carl Scheele, England, Sweden, 1774. From the Greek words "oxy genes" meaning "acid" (sharp) and "forming" (acid former).

F Henri Moissan, France, 1886. From the Latin word "fluere" meaning "to flow".

Ne Sir William Ramsay, Morris W. Travers, London, England, 1898. From the Greek word "neon" meaning "new".

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Tabla 2. Clasificacin de los elementos qumicos en castellano.

Elemento (Z = n, ao) Descubridor, ciudad, pas. Significado del elemento

H (Z = 1, 1766) Henry Cavendish, Londres, Reino Unido. De las palabras griegas hidro y geno, significa que genera agua.

He (Z = 2, 1895)

Tabla 3. Clasificacin de los elementos qumicos en las diferentes clases.

Clase Smbolo del elemento (Z = n, ao) Total Indefinido Ne (Z = 10, 1898)

Propiedad qumica H (Z = 1, 1766), N (Z = 7, 1772), O (Z = 8, 1774), Cuerpo celeste He (Z = 2, 1895), Mineral Li (Z = 3, 1817), Be (Z = 4, 1797), B (Z = 5, 1808),

C (Z = 6, ?),

Propiedad fsica F (Z = 9, 1886), Con todos los elementos ordenados cronolgicamente por periodos de tiempo se

puede confeccionar una tabla. El fin de esta tabla es realizar una grfica en la que los alumnos vean que el descubrimiento de los elementos se ha realizado cuando se han producido avances terico-prcticos por el advenimiento de nuevas teoras que confirman los nuevos hechos experimentales y se ha producido un desarrollo cientfico y tecnolgico importante (Figura 5) (6).

La pgina Web del Dr. Winter (3) tambin puede emplearse para aprender ingls y Qumica, escuchando las caractersticas de los elementos encontrados. Para ello, basta entrar en webelements, seleccionar el elemento deseado y visitar Description pulsando el altavoz.

Un ejercicio til consiste en comparar los pesos atmicos de los elementos qumicos empleados por Mendeliev en 1869 con los valores actuales. Para este propsito se puede realizar una tabla en la que se presenten ambos valores con el fin de ver la diferencia. De este modo, se puede comprobar con claridad que los valores de los pesos atmicos utilizados por Mendeliev (Figura 1) son imprecisos y, a veces, errneos, mientras que los utilizados en la actualidad son ms precisos y tienen un valor entre parntesis detrs del ltimo dgito. Esta comparacin nos permite formular las siguientes cuestiones [3540]: 35. Cul era el elemento de referencia en la poca de Mendeliev? 36. Y en la actualidad? 37. Qu significa el valor entre parntesis detrs del ltimo digito? 38. Qu significa istopo? 39. Quin introdujo el concepto de istopo? 40. En qu ao?

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Figura 4. Pases que han descubierto elementos qumicos.

Figura 5. Evolucin del descubrimiento de los elementos qumicos con el tiempo. Recientemente, la compaa Merck ha lanzado una excelente tabla peridica

interactiva (Figura 6) que permite jugar en el sentido ms estricto de la palabra y competir con otros jugadores sobre el dominio de la tabla peridica de los elementos qumicos, sus caractersticas y sus propiedades fsicas y qumicas (7).

Algunos centros de enseanza secundaria por ejemplo, el IES Victoria Kent han ideado excelentes pasatiempos (vase El rincn de la Ciencia, n 23), que permiten jugar con la tabla peridica en busca de los elementos qumicos ocultos (8).

A modo de ejemplo, indicar que existe una regla mnemotcnica que permite recordar los once primeros elementos qumicos, HH dijo: La BBC NO FuNcioNa.

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Slo hay que retener las letras sealadas en negrita y asociarlas con los smbolos correspondientes. Con el fin de jugar con la familia, a los alumnos ms jvenes les sugiero, que pregunten a sus padres o abuelos quin era HH y qu institucin se esconde detrs de las siglas BBC.

Figura 6. Tabla peridica interactiva de Merck que permite jugar y competir.

REFERENCIAS 1. P. Romn Polo, Mendeliev: el profeta del orden qumico, Nivola, Tres Cantos (2002). 2. M. D. Gordin, Angew. Chem. Int. Ed., 2007, Vol. 46, 2-10. 3. M. Winter, http://www.webelements.com (Visitada el 18/04/2007). 4. Sello de Correos emitido el 02/02/2007 para honrar a Mendeliev, http://www.webelements.com/nexus/node/1169 (Visitada el 18/04/2007). 5. G. Pinto, comunicacin personal, marzo de 2007. 6. P. Romn Polo, Anales RSEQ, 1999, 95(1), 2833. 7. Tabla peridica interactiva de Merck, http://pse.merck.de/merck.php?lang=ES (Visitada el 18/04/2007). 8. Elemental querido Watson, http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Ind-num.htm (Visitada el 18/04/2007).

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LOS JUGUETES DE BERILIO: UNA EXPERIENCIA EDUCATIVA DE TRANSMISIN-APRENDIZAJE DE CONOCIMIENTOS

CIENTFICOS EN EDUCACIN INFANTIL

M. Jess Domnguez Gonzlez, Pilar Blzquez Morcuende, Brbara Braa Borja, M. del Carmen Cardona Montano,

Esther del Castillo Prez, Beatriz Garca Garca, M. Luz Gonzlez Pereiro, Mara Ruiz Nuo

Departamento de Ciencias Aplicadas y Ciclo de Educacin Infantil Colegio Sagrado Corazn

Plaza de Mara Ana Mogas, 12. 28034 Madrid smjdominguez@yahoo.es

El presente trabajo presenta la metodologa empleada en el proceso de formacin-aprendizaje de alumnos de Educacin Infantil sobre contenidos en el mbito de las Ciencias Aplicadas (principalmente Fsica y Qumica). El objetivo planteado para el desarrollo de la experiencia es que los nios comiencen a familiarizarse de forma precoz con los conceptos y terminologa cientficos y aprendan la utilidad de los mismos en un mbito natural de atraccin como es el empleo y disfrute de juguetes. Se considera que en dicha precocidad en el aprendizaje radica una importante parte del xito en la motivacin del alumno por los aspectos cientfico-tcnicos del mundo en que habitamos y, con ello, una parte importante del desarrollo de su capacidad para el aprendizaje acadmico de los mismos en cursos superiores.

1. INTRODUCCIN

En un mundo cada vez ms dependiente de los avances tecnolgicos, la formacin

del alumnado al objeto de que pueda comprender, disfrutar y aprovechar de forma adecuada los fundamentos de los mismos se revela como un desafo de gran importancia para los profesionales de la enseanza de las Ciencias.

De forma consistente con este planteamiento y teniendo en cuenta las tempranas edades en las que los nios y jvenes se ven inmersos en el uso y conocimiento de distintos elementos cotidianos que incorporan los ltimos desarrollos cientfico-tecnolgicos, parece de suma importancia aprovechar y encauzar la natural curiosidad y deseo de aprender de los alumnos de corta edad para formarles desde dichas tempranas edades en los fundamentos cientficos ms asequibles de los diversos elementos de la vida cotidiana, comenzando as una labor que desemboque con el paso del tiempo en una motivacin y formacin efectivas en dichos aspectos.

Se considera que a la edad caracterstica del grupo de alumnos seleccionado como objetivo slo es posible la transmisin efectiva de los conocimientos del tipo considerado a travs de la experimentacin (jugando) y con un lenguaje muy atractivo

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para ellos (el de los cuentos), pero, al mismo tiempo, se considera que precisamente en el logro de una importante precocidad en el aprendizaje radica el deseado xito en la motivacin del alumno por los aspectos cientfico-tcnicos del mundo en que habitamos y, con ello, una parte importante del desarrollo de su capacidad para el aprendizaje acadmico de los mismos en cursos superiores.

Una razn inicial para el planteamiento de la experiencia ha sido, en la prctica, la observacin de que una gran parte de los alumnos de niveles educativos de E.S.O. y Bachillerato no eligen o abandonan el estudios de las asignaturas de Ciencias por la creencia de que entraan ms dificultades y sacrificio que otras relacionadas con las Letras: Las tendencias de la vida cotidiana les envuelven y les hace vivir de una forma acelerada, utilizando los desarrollos cientficos y tecnolgicos, pero no permitindoles pararse a pensar sobre los fundamentos de los mismos (por qu determinado fenmeno ocurre as? o por qu dicho dispositivo funciona de esa manera?).

Segn la opinin de una gran parte de los profesores que imparten asignaturas de Fsica y Qumica, en el sistema educativo actualmente vigente el estudio de estas materias de forma mnimamente rigurosa y especfica se puede llevar a cabo solamente a edades muy tardas (14 aos en adelante), y solamente con carcter optativo, observndose que a estas edades una parte importante de alumnos no parecen querer complicarse con el estudio de dichas asignaturas, que en la prctica les obliga ciertamente a una disciplina y labor de estudio para superarlas con xito.

S se observa un mayor inters por parte de dichos alumnos cuando se les presentan las citadas materias de una forma prctica y experimental, pero tambin en este caso se pone de manifiesto una falta de hbito de razonamiento y profundizacin en aspectos cuantitativos que debera haberse evitado a travs de una formacin progresiva desde edades ms tempranas.

Siguiendo recientes tendencias en metodologa y tcnicas de formacin para el estudio de las Ciencias (1) y recogiendo la invitacin concreta de los especialistas del Museo Nacional de Ciencia y Tecnologa, se ha desarrollado un programa experimental de formacin precoz (en nios escolarizados en Educacin Infantil) encaminado a cumplir dichos objetivos.

El fundamento de la metodologa empleada radica principalmente en el uso de juguetes con principios fsicos de funcionamiento de cierta sencillez y cuentos asociados que hacen intuir dichos fundamentos a travs de los cuales los alumnos van aprendiendo leyes de comportamiento fsico cuya existencia podrn recordar y fijar cognoscitivamente experimentando un verdadero crecimiento cientfico.

2. OBJETIVOS

El principal objetivo formulado para el desarrollo del Proyecto es la presentacin y

puesta en prctica de una propuesta considerada innovadora para la motivacin precoz de alumnos (en edades correspondientes a Educacin Infantil) por el aprendizaje de las Ciencias como va de fomento de su curiosidad y capacidad para el aprendizaje cientfico en cursos superiores.

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De forma ms analtica, los objetivos de carcter ms especfico planteados son:

- Lograr que los alumnos de Educacin Infantil descubran la Fsica a travs de los juguetes.

- Capacitar a estos alumnos de Educacin Infantil para que puedan explicar a otros alumnos, familiares y pblico en general la fsica de los juguetes.

- Divulgar la Fsica en el marco del propio Colegio y en los programas desarrollados por el Museo Nacional de Ciencia y Tecnologa.

- Adaptar el aprendizaje de la Fsica a nivel de Educacin Infantil y Primaria utilizando el lenguaje que mejor conocen: los cuentos y su propio cuerpo (expresin corporal).

- Incorporar a su vocabulario palabras y expresiones cientficas que slo pueden entender a travs de la experimentacin.

- Despertar, tanto en los alumnos participantes, como en los visitantes de las exposiciones asociadas al Proyecto, la curiosidad por el entorno y la formulacin de preguntas como Qu es?, Por qu?, Cmo funciona?, etc.

- Proponer y facilitar una forma para que los padres jueguen con sus hijos, utilizando estos ratos de ocio para aumentar su conocimiento cientfico.

- Propiciar que, a travs de la Plstica, reproduzcan en plastilina y en dibujo los juguetes, aumentando as su grado de percepcin real de los mismos.

- Motivar y fomentar el conocimiento por parte de los alumnos de los Museos y su misin educativa.

- Favorecer la ampliacin e intercambio de conocimientos entre profesores de distintos niveles de enseanza.

- Impulsar la colaboracin entre profesores para elaboracin de materiales y recursos didcticos.

- Mostrar un aspecto ldico y til de la Fsica a los alumnos mayores del Centro.

3. METODOLOGA La Experiencia Educativa Los Juguetes de Berilio se articula, segn lo expuesto,

alrededor de la transmisin de conocimiento cientfico a los alumnos basado en el empleo de juguetes seleccionados y en su participacin activa a travs de la escenificacin verbal y psicomotora de cuentos elaborados sobre la base de los fundamentos cientficos de los mismos.

Desde un punto de vista de organizacin prctica, la experiencia se ha concebido sobre la base de Rincones Temticos en cuyo entorno los alumnos desarrollan sus procesos de aprendizaje y puesta en juego de sus intervenciones con vistas a la Exposicin.

Los Rincones Temticos definidos por el Departamento de Ciencias Aplicadas han sido: Mecnica, Fluidos, Ondas, y Electromagnetismo.

Y, dentro de cada Rincn Temtico, se han seleccionado un conjunto representativo de juguetes con principio fsico de funcionamiento caracterstico en torno a los cuales se ha elaborado un conjunto de Cuentos, Retahlas, Adivinanzas,

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Canciones y Ejercicios de expresin corporal, sobre cuya base ha sido planteado el aprendizaje y actuacin de los alumnos, seleccionados solamente en funcin de su aparente curiosidad y carcter imaginativo ante los juguetes didcticos.

Siendo los juguetes elementos indispensables para el desarrollo de la Experiencia, la misma se ha planteado, sin embargo, esencialmente desde una perspectiva curricular, es decir, de manera globalizada a travs de los hbitos de experiencias o reas implicadas en la Educacin Infantil: Identidad y autonoma personal, Descubrimiento del medio fsico y social, Comunicacin y representacin, etc., e intentando cumplir con los principios de toda intervencin educativa: Partir del nivel de desarrollo cognitivo del alumno y procurar la construccin de aprendizajes significativos a partir de los mismos (2,3).

Todo ello motivando un proceso de interiorizacin individual que, partiendo de la manipulacin experimental, conduzca a manifestaciones verbales y no verbales que lleven al nio a ser consciente de su propio aprendizaje.

Desde un punto de vista concreto, la secuenciacin de actividades concebida ha sido la siguiente:

1. Indagacin inicial sobre el conocimiento previo de los alumnos de actividades

semejantes a la considerada; en particular indagacin de su conocimiento sobre los museos y sus fines.

2. Exposicin al conjunto de los alumnos participantes del resultado final de la actividad desde el punto de vista de su participacin, es decir, su trabajo de escenificacin de cuentos relativos a juguetes en Rincones Temticos. Esta actividad se considera fundamental a la hora de motivarles positivamente y animarles a colaborar activamente en la Experiencia.

3. Presentacin en el seno de los respectivos grupos de alumnos asignados a cada uno de los Rincones Temticos de los elementos constitutivos de dichos rincones, de los juguetes con que trabajarn y de la forma en la que se va a desarrollar su participacin.

4. Desarrollo de sucesivas fases de observacin y manipulacin de los juguetes por parte de los alumnos, de manera libre primero y guiada despus, con el fin de exploren y experimenten en una primera fase el proceso de aprendizaje.

5. Desarrollo de sucesivas fases de expresin verbal en las que los alumnos vayan siendo capaces, con ayuda de sus profesoras, de ir encauzando el contenido de su actuacin. Dichas fases comprendern, sucesivamente:

- Etapas de expresin libre, en las que los alumnos manifestarn de forma libre lo que les sugieren los juguetes empleados, contando experiencias asociadas a algn juguete parecido u objeto real y buscando una definicin sencilla sobre la base de las cualidades o funcionalidad de los mismos.

- La etapa fundamental de aprendizaje de cuentos, retahlas y adivinanzas especialmente creadas para la Experiencia con el fin de facilitar la comprensin de los principios fsicos implicados.

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- Una etapa accesoria pero importante de aprendizaje de palabras nuevas relacionadas con dichos principios fsicos que motivarn altamente al alumno en funcin de la propia percepcin de su conocimiento avanzado.

- Una etapa final de demostracin de lo aprendido a travs de la respuesta a preguntas seleccionadas.

6. Desarrollo de una fase, considerada de gran importancia de cara a la presentacin pblica de la Experiencia, de expresin corporal basada en ejercicios seleccionados de Psicomotricidad acordes con la descripcin del funcionamiento de los juguetes seleccionados.

7. Desarrollo de una fase de expresin plstica (basada en dibujo, modelado y realizacin de composiciones grficas tipo collage), mediante la cual los alumnos afianzarn sus conocimientos sobre el funcionamiento y caractersticas esenciales de los juguetes utilizados.

De forma adicional, a lo largo de todo el proceso educativo descrito, se ha de tener en cuenta de forma importante la necesidad de implicacin positiva de los padres y la colaboracin con los correspondientes profesores, de manera que, a travs de dicha participacin, quede potenciado el crecimiento cognoscitivo y personal del nio.

Se considera que sin el adecuado acompaamiento del adulto no hay verdadero desarrollo, ya que ste debe cubrir un conjunto de necesidades afectivas y emocionales del nio y debe ser mediador entre ste y el mundo exterior, expresando y organizando aquello que el nio an no es capaz de verbalizar (2,3).

4. DESARROLLO PRCTICO DE LA EXPERIENCIA

En el plano de realizacin prctica de la Experiencia, la primera labor a realizar,

con carcter previo a la puesta en marcha del procedimiento metodolgico dirigido a los alumnos, era la de seleccionar el conjunto de juguetes apropiados a la misma, su agrupacin en los correspondientes Rincones Temticos y, sobre todo, la elaboracin de las correspondientes fichas descriptivas en las que se deberan dejar claramente documentados (al alcance de las profesoras de Educacin Infantil) los fundamentos fsicos, caractersticas principales y mecanismos de funcionamiento, con objeto de que dichas profesoras pudieran desarrollar el conjunto de material pedaggico para la progresin de los nios de acuerdo con los puntos descritos en el apartado de Metodologa.

En contra lo que a primera vista pudiera parecer, esta labor de preparacin de fichas individualizadas represent para las profesoras del Departamento de Ciencias Aplicadas un trabajo realmente complicado, a la vez que altamente atractivo, pues se haban de cuidar detalles mnimos en la exposicin de fundamentos fsicos de manera que, por una parte, el conjunto resultara autoexplicativo y, por otra, se transmitieran de forma lo ms cercana posible, pero sin prdida apreciable de rigor cientfico, los principios fsicos asociados a cada funcionamiento.

Tras el desarrollo de varias sesiones de trabajo conjunto entre el Departamento de Ciencias Aplicadas y el Ciclo de Educacin Infantil en el que se fueron, por una parte,

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seleccionando juguetes y, por otra, eliminando los aspectos de difcil comprensin y concretando y perfeccionando el citado contenido, finalmente qued preparado un total de 19 fichas especficas correspondientes a otros tantos juguetes y experiencias, agrupados en los distintos Rincones Temticos en la forma indicada en la figura 1.

Figura 1. Rincones temticos de la experiencia Los Juguetes de Berilio

y detalle del trptico anunciador de la Exposicin, en el Museo Nacional de Ciencia y Tecnologa.

Al final del primer trimestre del curso 2006-2007 el material desarrollado qued

listo para su utilizacin de acuerdo con el procedimiento me